基于ARCGIS的城鎮(zhèn)地形地籍?dāng)?shù)據(jù)庫建設(shè)方法研究

1、152 測繪第34卷第4期2011年8月基于ARCGIS的城鎮(zhèn)地形地籍?dāng)?shù)據(jù)庫建設(shè)方法研究胡劉鵬 高飛 胡小華（1合肥工業(yè)大學(xué)土木與水利工程學(xué)院，安徽 合肥 230009；2合肥市國土資源局，安徽 合肥 230071） 摘要 利用第二次全國土地調(diào)查的DWG格式的地形、地籍源文件數(shù)據(jù)，并結(jié)合現(xiàn)狀數(shù)據(jù)，以城鎮(zhèn)地籍?dāng)?shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)為參考，詳細(xì)闡述了建庫的基本設(shè)計(jì)、關(guān)鍵技術(shù)、基本流程、質(zhì)量控制以及解決方法等，實(shí)現(xiàn)對基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)的便捷管理。關(guān)鍵詞 CASS；城鎮(zhèn)地形地籍?dāng)?shù)據(jù)庫；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；質(zhì)量控制中圖分類號 P208 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1674-5019（2011）04-0152-032Study of

2、Urban Terrain and Cadastral Database BuildingBased on ARCGISHU Liu-peng GAO Fei HU Xiao-hua1 引言為提高城市地籍管理水平和政府公共服務(wù)、決策調(diào)控職能，在部委的牽頭下，統(tǒng)籌安排六部門共同承擔(dān)土地集約化利用的項(xiàng)目，以土地調(diào)查數(shù)據(jù)、經(jīng)濟(jì)普查數(shù)據(jù)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，建立城市產(chǎn)業(yè)用地綜合數(shù)據(jù)庫。為國家和地方政府制定產(chǎn)業(yè)用地提供數(shù)據(jù)支撐。合肥市本次主要承擔(dān)綜合數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)部分地形地籍?dāng)?shù)據(jù)庫的建設(shè)工作，本文將詳細(xì)介紹如何基于ARCGIS平臺建立城鎮(zhèn)地形地籍?dāng)?shù)據(jù)庫。2.1 數(shù)據(jù)內(nèi)容行政區(qū)、遙感影像圖等數(shù)據(jù)此前均已建成

3、數(shù)據(jù)庫，本次只要求建設(shè)其他圖層數(shù)據(jù)，其源數(shù)據(jù)均是以DWG格式存儲，包括地形數(shù)據(jù)和地籍?dāng)?shù)據(jù)的源文件，涉及市轄區(qū)的數(shù)據(jù)整合、建庫工作，數(shù)據(jù)以街坊為單位進(jìn)行整合，遵循先分后總的指導(dǎo)思想，數(shù)據(jù)主體包括控制點(diǎn)、等高線、宗地、房屋等。 2.2 基本要求（1）數(shù)學(xué)基礎(chǔ)：坐標(biāo)系使用國家西安1980坐標(biāo)系，投影類型使用3度分帶高斯克呂格投影；（2）數(shù)據(jù)格式：采用城鎮(zhèn)地籍?dāng)?shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)據(jù)命名與格式；（3）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：空間數(shù)據(jù)層、屬性表及外部文檔內(nèi)容完整、格式合法、存放正確是建庫重要原則之一。表1的數(shù)據(jù)庫物理結(jié)構(gòu)完整地展示了數(shù)據(jù)庫中部分實(shí)體、圖層、類型的具體情況。22 基本設(shè)計(jì)建庫的基本材料主要是第二次土地調(diào)查的

4、源文件資料，其基本要求參照第二次全國土地調(diào)查數(shù)1據(jù)庫建設(shè)技術(shù)規(guī)范的規(guī)定，此次建庫的主要任務(wù)是對地形要素中的各個(gè)不同實(shí)體進(jìn)行處理、管理、分析應(yīng)用，重點(diǎn)是房屋與宗地等實(shí)體要素。表1 數(shù)據(jù)庫空間數(shù)據(jù)物理結(jié)構(gòu)表序號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10物理層名 ZJ GCZJD FWZJ DDXYS CLKZD XDXYS DGX MDXYS FW ZD圖層名稱 注記層 高程注記點(diǎn)層 房屋注記層 點(diǎn)地形要素層 測量控制點(diǎn)層 線地形要素層 等高線層 面地形要素層 房屋層 宗地層實(shí)體類型 AnnotationPoint AnnotationPoint Point Line Line Polygon P

5、olygon Polygon主要內(nèi)容幾何特征為“ANNOTATION”（注記）的地形要素高程注記點(diǎn) 房屋的注記幾何特征為“POINT”（點(diǎn)狀類型）的地形要素測量控制點(diǎn)幾何特征為“LINE”（線狀類型）的地形要素等高線幾何特征為“POLYGON”（點(diǎn)狀類型）的地形要素房屋 宗地測繪第34卷第4期2011年8月 153（4）數(shù)據(jù)拓?fù)洌涸趯?shí)體要素的空間關(guān)系中，最重要的是拓?fù)潢P(guān)系。城鎮(zhèn)地形地籍?dāng)?shù)據(jù)庫中，其地籍要素對象如宗地以及地形要素如房屋等，它們之間存在各種拓?fù)潢P(guān)系，這些拓?fù)潢P(guān)系必須滿足一定3的規(guī)則。此處，宗地層（ZD）與房屋層（FW）的面與面必須分別不重疊；宗地自身不重疊，不出現(xiàn)大宗覆蓋小宗的情況

6、；房屋層的面必須被宗地層的面覆蓋，即房屋層的面要素必須落在宗地層的面要素內(nèi)；著重處理區(qū)域邊線面狀地物的拓?fù)洹? 關(guān)鍵技術(shù)數(shù)據(jù)建庫的過程主要是CAD與GIS數(shù)據(jù)相互轉(zhuǎn)換的問題，GIS與CAD兩者都有空間坐標(biāo)，都能描述圖形數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系，都能處理非圖形屬性數(shù)據(jù)。但CAD系統(tǒng)與GIS系統(tǒng)在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義上有著比較大的差異，CAD主要進(jìn)行幾何圖形的處理，屬性庫功能相對要弱，對實(shí)體的編碼、屬性、圖層及拓?fù)潢P(guān)系等內(nèi)容涉及很少；而GIS處理的多為自然目標(biāo)，屬性庫內(nèi)容結(jié)構(gòu)復(fù)雜，圖形與屬性的相互操作十分頻繁，具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)管理與空間分析功能，對數(shù)據(jù)的定義、屬性、結(jié)構(gòu)等有著明確規(guī)定。比如在GIS系統(tǒng)中，房屋是一封

7、閉的面狀要素實(shí)體，有其固有的屬性，而在CAD中，往往可以使用不封閉的多線組合就能表示房屋，由于這種差異，使得CAD數(shù)據(jù)4往往不能很好地滿足GIS系統(tǒng)的需求。將CAD數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)換成GIS數(shù)據(jù)時(shí)，由于上述的差異，往往造成實(shí)體要素丟失、屬性不全、注記錯(cuò)誤位移、數(shù)據(jù)變形、坐標(biāo)不吻合以及面狀要素變線狀要素集合體等問題。為了能夠滿足數(shù)據(jù)庫的建庫需要，這就要求我們在目標(biāo)數(shù)據(jù)庫的控制下，參照GIS數(shù)據(jù)的規(guī)則要求，將DWG空間中獲取的空間數(shù)據(jù)、DWG空間中的基本屬性數(shù)據(jù)、DWG外接屬性表中獲取的擴(kuò)展屬性數(shù)據(jù)三者關(guān)聯(lián)在一起,形成新的要素,核心關(guān)注面要素的轉(zhuǎn)換,順利實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，5加入GIS數(shù)據(jù)庫中。其基本流程如圖

8、1，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換前后的效果如圖2所示。圖2 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換效果4 基本流程依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化文件，緊緊圍繞“數(shù)據(jù)整合技術(shù)研究數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)庫建設(shè)”的主線，著重對所要求的實(shí)體要素建立對象模型，研究適合的關(guān)鍵技術(shù)及方法，完成成果數(shù)據(jù)庫的建設(shè)。 4.1 修改源文件依據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)資料對需要展開地形地籍調(diào)查的區(qū)域進(jìn)行資料的收集與整理，以街坊為單位進(jìn)行數(shù)據(jù)劃分、初處理，包括屬性數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化和空間數(shù)據(jù)編輯兩個(gè)部分。屬性數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化包括完善實(shí)體編碼、房屋結(jié)構(gòu)注記、房屋樓層注記完善、宗地屬性完善等；空間數(shù)據(jù)編輯包括面狀地物閉合與相互拓?fù)潢P(guān)系檢查。4.2 數(shù)據(jù)入庫利用CASS提供“圖層圖層”處理、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換功能，在ARCGIS中逐

9、個(gè)建立街坊數(shù)據(jù)庫。（1）CAD圖準(zhǔn)備：要求CAD圖形要素表達(dá)的信息圖面整潔、層次分明,冗余的圖層、碎線、碎片等信息一定要刪除。針對數(shù)據(jù)屬性參數(shù)層次不齊的問題，應(yīng)對照注記層信息，重點(diǎn)將房屋、宗地實(shí)體的屬性信息添加完善，并執(zhí)行拓?fù)錂z查。（2）轉(zhuǎn)換SHP格式文件：將配置好的ATTRIBUTE.DEF（見圖3）和INDEX.INI（見圖4）文件覆蓋CASS安裝目錄下，此文件是根據(jù)城鎮(zhèn)地籍圖1 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程154 測繪第34卷第4期2011年8月數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)，參考基礎(chǔ)地理信息分類配置的，定義了數(shù)據(jù)的層次、結(jié)構(gòu)以及包含語義，如房屋的屬性結(jié)構(gòu)描述就包含了房屋名稱、房屋結(jié)構(gòu)、房屋層數(shù)等必要信息，而宗地的屬性結(jié)構(gòu)

10、描述則包含了地籍6號、通訊地址等，它們都是數(shù)據(jù)庫建設(shè)的重要指導(dǎo)，利用CASS 7.0 軟件導(dǎo)出宗地的屬性數(shù)據(jù)，利用CASS 二調(diào)版軟件導(dǎo)出宗地的空間數(shù)據(jù)、房屋的屬性、空間數(shù)據(jù)及其他地形類數(shù)據(jù)。建設(shè)的關(guān)鍵問題，主要包含空間數(shù)據(jù)精度、拓?fù)湟?guī)7則一致、屬性完善性等問題。質(zhì)量控制主要從源頭做起，一方面把握好DWG源文件的質(zhì)量，同時(shí)，另一方面GIS的數(shù)據(jù)質(zhì)量控制又可從其兩種不同的數(shù)據(jù)類型入手，在此基礎(chǔ)上，數(shù)據(jù)庫的質(zhì)量控制也就相對簡單許多，如圖6所示。圖5 完整宗地屬性圖3 INDEX.INI索引文件截圖圖4 ATTRIBUTE.DEF配置文件截圖（3）建立GeoDatabase數(shù)據(jù)庫：在ARC Cata

11、log中設(shè)置入庫環(huán)境、設(shè)定數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、以街坊名稱為命名單位、建立要素類，導(dǎo)入轉(zhuǎn)換的SHP文件，同時(shí)檢查拓?fù)溴e(cuò)誤，確保數(shù)據(jù)質(zhì)量。 4.3 數(shù)據(jù)庫屬性完善屬性是GIS數(shù)據(jù)的重要內(nèi)容之一，要求房屋和宗地屬性必須完全獲取，且宗地權(quán)利人屬性數(shù)據(jù)項(xiàng)同時(shí)作為附加屬性完善。通過對錯(cuò)誤、缺失的實(shí)體屬性重復(fù)進(jìn)行“相交連接”等操作逐個(gè)完善，利用FME數(shù)據(jù)處理軟件對權(quán)利人屬性項(xiàng)這一重要信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)處理，并對照地形數(shù)據(jù)中的注記層信息，直至完全正確為止，圖5所示是導(dǎo)出的完整宗地屬性。圖6 GIS數(shù)據(jù)質(zhì)量控制流程5 數(shù)據(jù)質(zhì)量控制地形地籍?dāng)?shù)據(jù)庫的質(zhì)量控制問題是關(guān)系到數(shù)據(jù)（1）數(shù)據(jù)具有嚴(yán)格的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，嚴(yán)格執(zhí)行拓?fù)湟?guī)則檢查，做到地

12、物不丟失、自身不重疊，凡是地物交接的地方都必須用拓?fù)渚庉嫏z查修改。（2）所有數(shù)據(jù)層的點(diǎn)、線、面的屬性結(jié)構(gòu)合理；屬性輸入正確，特別是屬性信息必須與源資料信息一致，此處參照注記信息，且關(guān)鍵屬性的取值不得8為空。（3）經(jīng)過拼接或者轉(zhuǎn)換后的所有數(shù)據(jù)必須分層，且分層正確，內(nèi)容齊全。（4）所有數(shù)據(jù)的命名方法及存儲格式內(nèi)容完整，符合城鎮(zhèn)地籍?dāng)?shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)和城鎮(zhèn)地籍?dāng)?shù)據(jù)庫建設(shè)規(guī)范要求。（下轉(zhuǎn)第158頁）158 測繪第34卷第4期2011年8月形圖像學(xué)報(bào)，2006，11（6）.5 黃睿，楊少軍. 航空遙感影像中道路的自動提取方法J. 計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2004，（34）.6 Mitra Basu,Senior Me

13、mber,IEEE Gaussian-Based Edge-Detection MethodsA SurveyJ. IEEE TRANSACTIONS ON SYSTEMS,MAN,AND CYBERNETICSPART C: APPLICATIONS AND REVIEWS,VOL. 32,NO.3,AUGUST 2002.7 岡薩雷斯. 數(shù)字圖像處理（第二版）M. 北京：電子工業(yè)出版社.8 沈邦樂. 計(jì)算機(jī)圖像處理M. 北京：解放軍出版社. 9 Paul Bao, Lei Zhang, and Xiaolin Wu. Canny EdgeDetection Enhancement by S

14、cale MultiplicationJ.IEEE TRANSACTIONS ON PATTERN ANALYSIS AND MACHINE INTELLIGENCE,VOL.27,NO.9,SEPTEMBER2005pp,1485-149010Yang Zhang and Peter. I Rockett. The BayesianOperating Point of the Canny Edge DetectorJ. IEEE TRANSACTIONS ON IMAGE PROCESSING, VOL. 15, NO. 11, NOVEMBER 2006 pp,3409-3416收稿日期

15、2011-06-10（上接第154頁）6 結(jié)束語本文針對城鎮(zhèn)地形地籍?dāng)?shù)據(jù)庫建設(shè)的技術(shù)路線及建庫流程中需注意的幾個(gè)問題進(jìn)行了詳細(xì)闡述，并對數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換問題及建庫過程中數(shù)據(jù)質(zhì)量控制問題做了詳盡的論述，提出一種能夠滿足規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)要求的城鎮(zhèn)地形地籍?dāng)?shù)據(jù)庫的建設(shè)方法,期待能更加科學(xué)合理地為城鎮(zhèn)地籍信息管理服務(wù)。該成果已在合肥市數(shù)據(jù)庫的建設(shè)中得到很好的應(yīng)用并取得顯著成效。參考文獻(xiàn)1 溫明炬，韓永順，張炳智. 第二次全國土地調(diào)查數(shù)據(jù)庫建設(shè)技術(shù)規(guī)范Z.2 蔣文彪，查宗祥，胡小華. 城鎮(zhèn)地籍?dāng)?shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)M. 北京：中國國家標(biāo)準(zhǔn)出版社，2007.3 吳長彬，閭國年，舒飛躍. 基于知識與規(guī)則的地籍?dāng)?shù)據(jù)質(zhì)量檢查方法J. 地理與地理信息科學(xué)，2007，23（5）：22-25.4 周小成，焦道振. 基于Geo Database的CAD數(shù)據(jù)到GIS的解決方案J. 測繪與空間地理信息，2005，28（1）：29-32. 5 郭鑫. CAD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為GIS數(shù)據(jù)方法研究J. 科技資訊，2010，2